Trong các loại vật liệu xốp tồn tại sự huỷ cạnh tranh giữa positron và Ps được
hình thành bên trong vật liệu, tương ứng với khả năng huỷ 2γ và 3γ (o-Ps). Phương
pháp dùng để xác định xác suất huỷ 2γ dựa trên phép đo tương quan góc. Một sự
kiện huỷ electron – positron xảy ra với yêu cầu phải đảm bảo định luật bảo toàn
động lượng, điều này có nghĩa là hai photon huỷ phải bay ngược hướng với góc bay
180o và mang theo năng lượng m0c2 = 0,511 MeV. Nếu động lượng của cặp photon
có giá trị khác 0, như vậy góc giữa hai hướng photon huỷ khác 180o và lệch nhau
một góc θ (trong hệ phòng thí nghiệm), khi ấy năng lượng mỗi photon khác 0,511
MeV.
Giá trị của góc θ nhỏ hơn 1, do đó có thể dùng xấp xỉ sin θ ≈ θ trong các tính toán. Trong hệ phòng thí nghiệm, động lượng của photon p << m0c ( v << c) thì góc
θ được cho bởi công thức:
^ q = p mc (2.11) Mẫu Trùng phùng Bộ nhớ
50
với p^và p|| lần lượt là thành phần động lượng vuông góc và song song với hướng phát bức xạ gamma.
Hình 2.11. Sơ đồ hướng bay của hai photon huỷ trong huỷ electron – positron (góc
θ tiến về 0): k1+k2 = p = 2mv.
Bằng cách đo tốc độ đếm trùng phùng cho các photon trong huỷ positron 2γ
theo hàm của góc θ, ta có thể xác định động lượng p^. Sơ đồ thực nghiệm đo tương quan góc được thể hiện trong hình 2.12. Phép đo này bao gồm một đầu dò cố định
và một đầu dò xoay quanh trục của mẫu để ghi nhận các góc lệch rất nhỏ của
photon huỷ, tốc độ đếm trùng phùng được ghi nhận bởi bộ đếm tại mỗi góc được
chọn quan sát. Để đạt được độ phân giải góc tốt và tốc độ đếm khả dĩ, phép đo này yêu cầu khoảng cách khá xa giữa đầu dò với nguồn.
Hình 2.12. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đo tương quan góc của photon huỷ: 1) Đầu dò di
động, 2) Nguồn phát positron, 3) Mẫu, 4) Đầu dò cố định, 5) Tinh thể
nhấp nháy, 6) Bộ khuếch đại, 7) Bộ phân biệt xung, 8) Bộ trùng phùng, 9) Bộ đếm.
51
Các khối chì được đặt đối xứng hai bên đầu dò và mẫu với tác dụng chuẩn trực.
Chỉ thành phần động lượng vuông góc của cặp photon huỷ được ghi nhận. Dođược đo khoảng cách xa, nguồn hoạt độ khá lớn được sử dụng (vài GBq), nguồn được đặt
cách vài cm trên một mặt của mẫu. Để hướng positron đi vào mẫu nhằm tránh làm suy giảm tốc độ đếm do khoàng cách, người ta sử dụng một từ trường mạnh cỡ 1T.
Mẫu được đặt nghiêng khoảng 50 mr để tối thiểu hoá sự bất đối xứng của đầu dò gây ra bởi độ xuyên sâu của positron trong mẫu, và các hiệu ứng nhiễu xạ của tia gamma (trong trường hợp mẫu tinh thể). Thời gian yêu cầu để thu được đường tương quan góc có thống kê tốt với độ phân giải góc 0,1 mr là 10 giờ.